Desde que foi implantada em março de 2009, a missão Kepler detectou milhares de candidatos a planetas extra-solares. De fato, entre 2009 e 2012, ele detectou um total de 4.496 candidatos e confirmou a existência de 2.337 exoplanetas. Mesmo depois de duas de suas rodas de reação falharem, a sonda ainda conseguiu localizar planetas distantes como parte de sua missão K2, respondendo por outros 521 candidatos e confirmando 157.
No entanto, de acordo com um novo estudo realizado por um par de pesquisas da Universidade de Columbia e um cientista cidadão, Kepler também pode ter encontrado evidências de uma lua extra-solar. Depois de examinar os dados de centenas de trânsitos detectados pela missão Kepler, os pesquisadores descobriram um caso em que um planeta em trânsito mostrava sinais de ter um satélite.
O estudo deles - que foi publicado recentemente on-line sob o título “HEK VI: Sobre a escassez de análogos da Galiléia em Kepler e o candidato Exomoon Kepler-1625b I” - foi conduzido por Alex Teachey, um estudante de pós-graduação da Universidade de Columbia e pesquisador de pós-graduação da Universidade de Columbia. a National Science Foundation (NSF). Juntou-se a ele David Kipping, professor assistente de astronomia da Universidade de Columbia e pesquisador principal do projeto The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK), e Allan Schmitt, cientista cidadão.
Por anos, o Dr. Kipping tem pesquisado no banco de dados Kepler por evidências de exo-estrônias, como parte do HEK. Isso não é de surpreender, considerando os tipos de oportunidades que os exomas apresentam para a pesquisa científica. Dentro do nosso Sistema Solar, o estudo de satélites naturais revelou coisas importantes sobre os mecanismos que impulsionam a formação inicial e tardia do planeta, e as luas possuem características geológicas interessantes que são comumente encontradas em outros corpos.
É por essa razão que estender essa pesquisa à caça de exoplanetas é visto como necessário. As missões de caça a exoplanetas, como Kepler, já criaram uma infinidade de planetas que desafiam as idéias convencionais sobre como a formação do planeta e que tipos de planetas são possíveis. O exemplo mais notável são os gigantes gasosos que observaram uma órbita muito próxima de suas estrelas (também conhecido como "Hot Jupiters").
Como tal, o estudo de exótons pode fornecer informações valiosas sobre que tipos de satélites são possíveis e se nossas próprias luas são típicas ou não. Como Teachey disse à Space Magazine por e-mail:
“As exomonas poderiam nos falar muito sobre a formação do nosso Sistema Solar e de outros sistemas estelares. Vemos luas em nosso Sistema Solar, mas elas são comuns em outros lugares? Tendemos a pensar assim, mas não podemos ter certeza até que realmente os vejamos. Mas é uma pergunta importante porque, se descobrirmos que não há muitas luas por aí, sugere que talvez algo incomum estivesse acontecendo em nosso Sistema Solar nos primeiros dias, e que poderia ter grandes implicações em como a vida surgiu na Terra. Terra. Em outras palavras, a história do nosso Sistema Solar é comum em toda a galáxia, ou temos uma história de origem muito incomum? E o que isso diz sobre as chances de vida surgir aqui? Os exomônios estão nos oferecendo pistas para responder a essas perguntas. ”
Além disso, muitas luas no Sistema Solar - incluindo Europa, Ganímedes, Encélado e Titã - são consideradas potencialmente habitáveis. Isso se deve ao fato de que esses corpos possuem suprimentos constantes de voláteis (como nitrogênio, água, dióxido de carbono, amônia, hidrogênio, metano e dióxido de enxofre) e possuem mecanismos de aquecimento interno que podem fornecer a energia necessária para alimentar os processos biológicos.
Aqui também, o estudo de exótons apresenta possibilidades interessantes, como se podem ou não ser habitáveis ou mesmo semelhantes à Terra. Por essas e outras razões, os astrônomos querem ver se os planetas que foram confirmados em sistemas estelares distantes têm sistemas de luas e quais são as condições neles. Mas, como Teachey indicou, a busca por exomônios apresenta vários desafios em comparação com a caça a exoplanetas:
“É difícil encontrar luas porque 1) esperamos que sejam muito pequenas na maioria das vezes, o que significa que o sinal de trânsito será bastante fraco e 2) toda vez que um planeta transita, a lua aparece de uma maneira diferente. Lugar, colocar. Isso os torna mais difíceis de detectar nos dados e a modelagem dos eventos de trânsito é significativamente mais cara em termos de computação. Mas nosso trabalho aproveita as luas que aparecem em lugares diferentes, levando o sinal médio no tempo em muitos eventos de trânsito diferentes e até em muitos sistemas exoplanetários diferentes. Se as luas estiverem lá, elas efetivamente emitirão um sinal em ambos os lados do trânsito planetário ao longo do tempo. Então, é uma questão de modelar esse sinal e entender o que significa em termos de tamanho da lua e taxa de ocorrência ".
Para localizar sinais de exótons, Teachey e seus colegas pesquisaram no banco de dados Kepler e analisaram os trânsitos de 284 candidatos a exoplanetas na frente de suas respectivas estrelas. Esses planetas variaram em tamanho, de diâmetro da Terra a Júpiter, e orbitaram suas estrelas a uma distância entre ~ 0,1 e 1,0 UA. Eles então modelaram a curva de luz das estrelas usando as técnicas de dobragem e empilhamento de fases.
Essas técnicas são comumente usadas por astrônomos que monitoram estrelas quanto a quedas de luminosidade causadas pelos trânsitos de planetas (isto é, o método de trânsito). Como Teachey explicou, o processo é bastante semelhante:
“Basicamente, cortamos os dados das séries temporais em partes iguais, cada uma tendo um trânsito do planeta no meio. E quando empilhamos essas peças, conseguimos obter uma imagem mais clara da aparência do trânsito ... Para a pesquisa na lua, fazemos essencialmente a mesma coisa, só que agora estamos analisando os dados fora do trânsito planetário principal. Depois de empilhar os dados, obtemos os valores médios de todos os pontos de dados dentro de uma certa janela de tempo e, se houver uma lua, devemos ver alguma luz estelar ausente lá, o que nos permite deduzir sua presença. ”
O que eles descobriram foi um único candidato localizado no sistema Kepler-1625, uma estrela amarela localizada a cerca de 4000 anos-luz da Terra. Designada Kepler-1625B I, esta lua orbita o grande gigante gasoso que está localizado dentro da zona habitável da estrela, é de 5,9 a 11,67 vezes o tamanho da Terra e orbita sua estrela por um período de 287,4 dias. Este candidato exomoon, se for confirmado, será o primeiro exomoon já descoberto
Os resultados da equipe (que aguardam revisão por pares) também demonstraram que as grandes luas são uma ocorrência rara nas regiões internas dos sistemas estelares (dentro de 1 UA). Isso foi uma surpresa, embora Teachey reconheça que é consistente com o trabalho teórico recente. De acordo com o que alguns estudos recentes sugerem, grandes planetas como Júpiter podem perder suas luas à medida que migram para dentro.
Se esse for o caso, o que Teachey e seus colegas testemunharam pode ser visto como evidência desse processo. Também pode ser uma indicação de que nossas atuais missões de caça a exoplanetas podem não estar à altura da tarefa de detectar exo- mões. Nos próximos anos, espera-se que as missões das próximas gerações forneçam análises mais detalhadas de estrelas distantes e seus sistemas planetários.
No entanto, como Teachey indicou, eles também podem ser limitados em termos do que podem detectar, e novas estratégias podem ser necessárias:
“A raridade de luas nas regiões internas desses sistemas estelares sugere que as luas individuais permanecerão difíceis de serem encontradas nos dados do Kepler, e futuras missões como o TESS, que deve encontrar muitos planetas de período muito curto, também terão dificuldade em encontrar essas luas. É provável que as luas, que ainda esperamos estar em algum lugar, residam nas regiões externas desses sistemas estelares, da mesma forma que em nosso Sistema Solar. Mas essas regiões são muito mais difíceis de investigar, por isso teremos que ficar ainda mais inteligentes sobre como procuramos esses mundos com conjuntos de dados presentes e no futuro próximo. ”
Enquanto isso, certamente podemos ficar entusiasmados com o fato de que o primeiro exomoon parece ter sido descoberto. Enquanto esses resultados aguardam revisão por pares, a confirmação desta lua significará oportunidades adicionais de pesquisa para o sistema Kepler-1625. O fato de que esta lua orbita dentro da zona habitável da estrela também é uma característica interessante, embora não seja provável que a própria lua seja habitável.
Ainda assim, a possibilidade de uma lua habitável orbitando um gigante gasoso é certamente interessante. Isso soa como algo que pode ter surgido em alguns filmes de ficção científica?
